Щодо вдосконалення методики врахування рельєфу в задачах оптимізації використання та грошової оцінки земель

Розгляд факторів впливу на прийняття рішення в задачі оптимізації використання земель. Ознайомлення з показниками при плануванні оптимального використання та грошовій оцінці земель. Визначення особливостей районування в геології та геоморфології.

Рубрика Экономико-математическое моделирование
Вид статья
Язык украинский
Дата добавления 03.05.2019
Размер файла 29,7 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний університет водного господарства та природокористування

Щодо вдосконалення методики врахування рельєфу в задачах оптимізації використання та грошової оцінки земель

УДК 332:528.11

Тадєєв О.А., к.т.н., доцент

Рівне

Анотації

Пропонується методика врахування рельєфу земної поверхні при оптимізації використання та грошовій оцінці земель. Методика має чітку логічно-математичну основу і забезпечує врахування рельєфу методом районування за ознаками крутизни та експозиції схилів.

The technique of ground relief consideration by optimization of use and evaluating of lands is proposed. The technique has a distinct logical-mathematical base and guarantees the relief consideration by zoning technique on the base of slope steepness and slope exposure.

На сучасному етапі земельної реформи задачі планування оптимального використання та оцінки земель набувають надзвичайної актуальності, тому потребують всебічного вивчення з метою встановлення чітких критеріїв і досягнення ефективних рішень. Для забезпечення необхідної точності, об'єктивності та оперативності отримуваних рішень потребують вдосконалення також методи рішення поставлених задач.

З точки зору теорії організації систем задачі оптимізації використання та оцінки земель можна розглядати як задачі з упорядкування об'єктів за ознаками. Рішення задач досягається побудовою математичної моделі та встановленням коефіцієнтів, що відповідають тим чи іншим ознакам об'єкту. Прийняття рішень залежить від вираження ознак; перевагу надають тим чи іншим ознакам за вагомістю їх вираження у межах об'єкту.

В задачі оптимізації використання земель виділяють наступні фактори впливу на прийняття рішення: ґрунти; рельєф; форма і кількість ділянок; меліоративний стан; існуюча шляхова мережа; розташування відносно господарського центру. Фактор рельєфу містить ознаки: 1)крутизна схилів з градацією 0°-1°; 1°-2°; 2°-3°; 3°-5°; 5°-7°; 7°-10°; 10°-12°; >12° та 2)експозиція схилів: однорідні схили <3°; однорідні південні і західні схили >3°; однорідні північні і східні схили >3°; різні напрями схилів >3° [6].

Вартість земельної ділянки залежить від ознак, які об'єднані у такі групи: правовий режим ділянки; цільове призначення та функціональне використання; умови і дата продажу; місцезнаходження; фізичні характеристики; використання прилеглої території. До групи фізичних характеристик належать: 1)розмір і форма земельної ділянки та 2)інженерно-геологічні параметри (у тому числі ухил поверхні, стан ґрунтів, режим ґрунтових вод та паводків, заболоченість, характер та стан об'єктів нерухомого майна тощо). Рельєф поверхні земельної ділянки враховується ознакою крутизни схилів з градацією 0°-5°; 5-10°; 10°-15° [2].

Домінуючими показниками при плануванні оптимального використання та грошовій оцінці земель, передусім сільськогосподарського використання, є рівень родючості ґрунтів та їх продуктивний потенціал, на чому прямо позначається вплив фактору рельєфу з ознаками крутизни та експозиції схилів земної поверхні. Діючими нормативними документами ознаки крутизни та експозиції схилів враховуються недостатньо об'єктивно. Зокрема, як зазначено вище, при врахуванні крутизни схилів до уваги приймаються лише середні кути ухилу земної поверхні у межах визначеної території. Експозиція схилів враховується вибірково без чіткого науково-методологічного обґрунтування щодо їх геометризації та орієнтування. І, насамкінець, не регламентується врахування локальних особливостей рельєфу, особливо розташування його типових мікро форм з чітко вираженою крутизною схилів.

Система прийняття рішень в задачах оптимізації використання та грошової оцінки земель має опиратись на чітку логічно-математичну основу, яка б забезпечила систематизацію рельєфу за відповідними йому ознаками з належним їм чисельним вираженням, з можливістю її деталізації чи усереднення. Таку систематизацію можна було б провести методом районування території за ознаками неоднорідності рельєфу. Результат районування - карти областей однорідних ухилів та експозиції схилів із заданим ступенем деталізації та відповідними їм чисельними характеристиками. Якщо отримані таким чином області пов'язати з усталеною визначеною сіткою оціночних коефіцієнтів, то останні забезпечать в наслідку об'єктивне ефективне рішення потрібних задач.

Районування в геології та геоморфології - один з найбільш поширених способів дослідження будови досліджуваної території, встановлення закономірностей будови та еволюції земної кори та її фізичної поверхні, а також ефективний засіб накопичення, синтезу та зберігання інформації про неї. Практично всі регіональні геологічні дослідження так чи інакше містять елементи районування території на частини з певною схожістю чи розбіжностями у заданому відношенні. У цьому зміст виявлення закономірностей будови території. Мета районування - ділення заданого цілого на частини, які повторюються у просторі і знаходяться у визначених відношеннях одна з одною. Необхідною умовою ефективного проведення районування є достатньо висока ступінь вивченості території. Керівними принципами виступають доступність вимірам параметрів досліджуваного фізичного поля та генералізація результатів при побудові його структурної моделі. Кінцевим результатом районування є карта - теоретичний синтез отриманих результатів вимірів та їх генералізації. Процедура районування повинна передбачати можливість порівняння кінцевих результатів та вибору альтернативи. В такому розумінні районування - це один з різновидів моделювання [7].

Щодо окреслених у роботі задач проведення районування має метою виділення однорідних областей числових характеристик поля рельєфу - ухилів земної поверхні. Як вихідну інформацію для рішення задач можна використати будь-який доступний картографічний матеріал: на паперових носіях у вигляді топографічної карти або плану чи в електронному варіанті у вигляді цифрової карти потрібної території. Точність відтворення рельєфу території на таких носіях цілком задовольнить вимоги до точності рішення поставленого завдання.

З приводу практичної реалізації окресленого завдання виникають утруднення. Останні пов'язані з тим, що лінії рівних (чи однорідних у заданих межах) ухилів земної поверхні утворюють в проекції на площину векторне поле, а районуванню підлягають лише скалярні фізичні поля.

Пропонується наступний алгоритм рішення завдання. Насамперед проводиться поділ визначеної території умовною регулярною сіткою на квадрати з перспективою згущення сітки додатковими проміжними точками на ділянках з особливостями рельєфу або його чітко вираженими мікро формами. Лінії сітки мають бути паралельні осям абсцис та ординат карти. Точкам вершин квадратів та проміжним точкам приписується порядковий номер. В кожній точці визначається відмітка поверхні землі та плоскі прямокутні координати у системі карти чи в умовній системі утвореної сітки квадратів. Сукупність порядкових номерів, прямокутних координат і відміток точок утворюють масив вихідних даних для рішення завдання.

Для напрямів сторін сітки вздовж осей абсцис та ординат між усіма суміжними точками визначаємо ухил земної поверхні

,(1)

де та - відмітки земної поверхні у початковій та кінцевій точках вибраного напряму; - відстань між точками; - абсциси та ординати точок. Обчислені ухили поверхні для зручності майбутнього опрацювання відносимо до початкової точки напряму з відповідним йому порядковим номером. Як результат таких дій маємо скалярне поле складових ухилів земної поверхні вздовж осі абсцис Х і скалярне поле складових ухилів уздовж осі ординат Y, які віднесені до відповідних їм точок. Своїм абсолютним значенням величини і описують крутизну схилів вздовж осей Х та Y, а знак величин вказує експозицію схилу. Зокрема, складові ухилів вздовж осі Х характеризують крутизну південних та північних схилів; складові ухилів вздовж осі Y характеризують крутизну східних та західних схилів земної поверхні.

Наступним кроком опрацювання результатів є районування скалярних полів складових ухилів вздовж осей Х та Y і побудова ізоліній рівних значень відповідних складових ухилів. Для досягнення мети можна скористатись графічним чи аналітичним способами.

Графічний спосіб побудови ізоліній рівних значень складових ухилів - це інтерполяція характеристик заданого скалярного фізичного поля і визначення геометричного місця точок рівних значень характеристик (ізоліній) у межах поля. Розв'язування завдання цим способом може бути досягнуто вручну чи в автоматизованому режимі, наприклад, за допомогою програмного забезпечення Digital з використанням команди “Побудова горизонталей” чи інших програмних продуктів.

Вибір аналітичного способу побудови ізоліній обумовлений фізичним походженням полів складових ухилів земної поверхні і потребує ґрунтовної мотивації. Складові ухилів є характеристиками поля рельєфу земної поверхні. Формування рельєфу - складний процес вираження у часі та просторі різноманітних факторів фізичного походження: геологічної будови верхньої частини земної кори, фізико-механічних властивостей порід, рухів тектонічних плит, сейсмічної активності, гідрогеологічних та гідротермічних умов тощо. З цієї точки зору стан рельєфу можна розглядати як реалізацію складного випадкового процесу на заданий момент часу, який описується низкою фізичних величин, у тому числі ухилів земної поверхні. Отже, складові ухилів поверхні, як характеристики рельєфу, слід розглядати як випадкові величини. За логікою, такі величини потрібно вивчати, моделювати та виявляти закономірності рядів їх значень на основі ймовірносно-статистичних методів. Щодо поставленого у роботі завдання, районування і є способом виявлення закономірностей розподілу полів числових значень випадкових величин - складових ухилів земної поверхні. Неоднорідність рельєфу є основною причиною не стаціонарності полів ухилів. Це є підставою систематизувати поля ухилів за певним критерієм на ділянки з однорідним розподілом їх чисельних характеристик - регіони, стаціонарні з імовірнісної точки зору.

Заслуговує уваги метод районування скалярного випадкового поля за принципом практичної сталості дисперсії, запропонований Лебедєвим С.В. і Нейманом Ю.М. [4]. В даний час зазначену процедуру прийнято називати районуванням за допомогою алгоритму ковзаючої дисперсії. Метод добре зарекомендував себе при вивченні та аналізі полів випадкових числових характеристик різного фізичного походження [3-5].

Нехай на земній поверхні точка М є центром кола радіусу R. Таке коло називають R-областю точки М. Оцінкою дисперсії поля, що відповідає точці М, називають величину

, (2)

де - характеристики поля для точок, розташованих в R-області; - число таких точок. R-область точки M містить точки , які розташовані на відстані від точки М, де ; - плоскі прямокутні координати всіх точок R-області. Оцінка дисперсії (2) буде ефективною, якщо число точок перевищує прийняту сталу величину. Переходячи послідовно від точки до точки, можна для кожної з них розрахувати оцінку дисперсії або приписати ознаку, котра характеризує неможливість оцінки дисперсії через відсутність достатньої інформації. Графічною характеристикою отриманого поля дисперсій є мережа ізоліній рівних дисперсій - ізодисперсій. Вона дозволяє упорядкувати поле на статистично стаціонарні регіони в тому розумінні, що дисперсія поля в кожній точці такого регіону практично стала. Основним при такому упорядкуванні є питання про те, які дисперсії варто вважати приблизно рівними. Це питання пов'язане з вибором оптимального для районування перерізу мережі ізодисперсій. Тут керуються F-критерієм Фішера для перевірки гіпотези про рівність дисперсій, оцінки яких отримані емпірично. Зміст критерію полягає у послідовному порівнянні оцінок дисперсій усіх точок поля. Гіпотеза про рівність дисперсій спростовується, якщо

,(3)

де - більша з порівнюваних оцінок дисперсій. Значення містяться у таблицях розподілу Фішера [1]. Ступенями свободи є значення - число точок у R-області для відповідних оцінок дисперсій. Варто підкреслити стабільність критерію Фішера у відношенні відхилення вихідної вибірки характеристик поля від нормального закону. Оскільки в нашому випадку такі відхилення очевидні, то важливо, що F-критерій можна застосовувати навіть у тому випадку, коли завчасно невідомо, чи підпорядковуються результати спостережень нормальному розподілу, чи ні. При цьому помилка буде несуттєвою.

Основним параметром у наведеному алгоритмі є величина радіусу R області ковзання. З одного боку, величина R повинна бути малою, щоб оцінити локальну дисперсію і, тим самим, деталізувати результат районування.. Але з іншого боку, величина R повинна забезпечувати достатнє число вихідних даних по R-області, щоб оцінка дисперсії була надійною. Значення R слід обирати з урахуванням щільності точок, детальності досліджень, а також апріорної інформації про характер рельєфу в межах визначеної території. Слід зазначити, що оцінки дисперсій для суміжних точок сильно корельовані, оскільки інформація з R-областей цих точок перекривається на 80-90%. Тому при побудові карти ізодисперсій і наступній інтерпретації необхідно обережно підходити до локальних особливостей мережі ізодисперсій. Число стаціонарних за дисперсіями регіонів, що відповідає кожному зі складових векторного поля, може відрізнятись. Це слідує з сутності досліджуваного фізичного поля.

Результати районування скалярних полів складових ухилів земної поверхні вздовж осей Х та Y графічним способом дають відповідні карти ізоліній рівних значень складових ухилів з певним перерізом ізоліній. Результати районування аналітичним способом дають карти ізоліній рівних дисперсій складових ухилів та забезпечують виділення ділянок, які стаціонарні також і за іншими їх статистичними параметрами. Ділянки поверхні, виділені різними способами і окреслені на картах ізолініями, можна вважати стаціонарними регіонами з однорідним розподілом характеристик складових ухилів. Границями стаціонарних регіонів є ізолінії рівних значень складових ухилів земної поверхні.

Сума двох скалярних складових частин ухилів вздовж осей Х та Y дає горизонтальні вектори ухилів поверхні як характеристики крутизни її схилів. У результаті накладення скалярних полів складових ухилів одне на одне отримаємо вихідне векторне поле. З цього слідує, що потрібні нам області однорідних ухилів земної поверхні можуть бути отримані перекриттям виділених стаціонарних (однорідних) регіонів кожного з скалярних полів, а за відповідними ізолініями можна отримати границі областей однорідних ухилів. грошовий геологія земля

Висновки

1. Побудова ізоліній рівних значень складових ухилів графічним способом вручну є низько продуктивною трудомісткою процедурою. Таке завдання оперативно розв'язується в автоматизованому режимі. Використання програмного забезпечення Digital значно полегшує роботу. Проте даний програмний продукт не адаптований до рішення поставленого завдання і має у цьому відношенні певні недоліки, наприклад, не виконує побудову ізоліній із значенням ухилу, яке дорівнює нулю тощо. Аналітичний спосіб рішення задачі легко піддається алгоритмізації, тому практично весь комплекс робіт з опрацювання вихідних даних можна без особливих труднощів виконувати з використанням будь-яких доступних технічних засобів і технологій обчислень. Для автоматизованого рішення задачі необхідна розробка довершеного пакету програм, який би забезпечував реалізацію запропонованої методики в цілому включно з побудовою карти областей однорідних ухилів земної поверхні потрібної території. Опрацювання великих за об'ємом масивів вихідних даних рекомендується виконувати з використанням сучасних версій алгоритмічних систем програмування високого рівня.

2. Основним змінним параметром у графічному способі районування є переріз ізоліній рівних значень складових ухилів; в аналітичному способі - величина радіусу R-області при обчисленні оцінок дисперсій складових ухилів. Вибір чисельних значень цих параметрів визначає ступінь деталізації чи узагальнення результатів районування. Малими абсолютними значеннями параметрів досягається врахування локальних особливостей та мікро форм рельєфу і відтворення їх в одиницях ухилу поверхні на картах однорідних областей. Зростання їх абсолютних значень веде до згладжування інформації та узагальнення результатів районування. Емпіричним шляхом встановлено чисельні значення зазначених параметрів, за яких результати районування обома способами виявились однаковими у межах окремої моделі рельєфу. Очевидно, отримані рішення слід вважати найбільш оптимальними у межах умовної території з вибраною моделлю рельєфу.

3. Запропонована методика забезпечує систематизацію рельєфу території на однорідні області за значеннями ухилів земної поверхні і, разом з тим, класифікацію рельєфу за напрямами (експозицією) схилів. Це досягається як результат роздільного районування складових ухилів поверхні вздовж осей абсцис та ординат. Систематизація рельєфу має визначену логічно-математичну основу, алгоритм рішення, передбачає можливість деталізації чи узагальнення кінцевих результатів, їх порівняння та вибору альтернативи. Апробація методики і узагальнення отриманих результатів дозволить у перспективі визначитись із концепцією закріплення за областями однорідних ухилів та експозиції схилів відповідних їм оціночних коефіцієнтів та їх врахування з метою прийняття об'єктивного ефективного рішення задач оптимізації використання та грошової оцінки земель.

Література

1. Большев Л.Н., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики. - Москва: Наука, 1983. - 416 с.

2. Дехтяренко Ю.Ф., Лихогруд М.Г., Манцевич Ю.М., Палеха Ю.М. Методичні основи грошової оцінки земель в Україні. - Київ, 2007. - 624с.

3. Киричук В.В., Тадеев А.А. Об одной методике определения характеристик деформации земной коры по геодезическим данным. / Геодезия, картография и аэрофотосъемка. Респ. межвед. науч.-техн. сб. Вып. 43. Львов: Вища школа, 1986. - с.31-38.

4. Лебедев С.В., Нейман Ю.М. Методика определения корреляционной функции аномального гравитационного поля Земли для локальных участков. // Межвузовский сб. науч. тр. по геодезии. - 1977, т.1(41). - с.87-91.

5. Мещеряков Г.А., Киричук В.В., Тадеев А.А. Изучение, прогнозирование и картирование современных горизонтальных движений земной поверхности по геодезическим данным. /Изучение Земли как планеты методами геофизики, геодезии и астрономии: Тр. Второй Орловской конф. - Киев, 1988. - с.189-192.

6. Сохнич А.Я., Андріїшин І.М. Методологічні основи оптимізації охорони природи і землекористування. - Львів, 1998. - 125 с.

7. Чиков Б.М. Тектоническое районирование: принципы, методология, картография. - Москва: Недра, 1986. - 184 с.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.